Pengertian Respirasi dan Jenis Repirasi (Eksternal, Internal, Seluler)

Pengertian Respirasi

Pengertian Respirasi dan 3 Jenis Repirasi Eksternal, Internal dan Seluler – Respirasi adalah proses dimana organisme bertukar gas antara selsel tubuh mereka dan lingkungan. Dari bakteri prokariotik dan arkeans hingga protistaeukariotik, jamur, tanaman, dan hewan , semua organisme hidup melakukan respirasi.

Selain itu Respirasi dalam biologi juga adalah proses mobilisasi energi yang dilakukan jasad hidup melalui pemecahan senyawa berenergi tinggi untuk digunakan dalam menjalankan fungsi hidup. Dalam pengertian kegiatan kehidupan sehari-hari, respirasi dapat disamakan dengan pernapasan.

Pertama, respirasi dapat merujuk pada respirasi eksternal atau proses pernapasan (inhalasi dan ekshalasi). Kedua, respirasi dapat merujuk pada respirasi internal, yang merupakan difusi gas antara cairan tubuh (darah dan cairan interstitial) dan jaringan. Ketiga, respirasi dapat merujuk pada proses metabolisme mengubah energi yang tersimpan dalam molekul biologis menjadi energi yang dapat digunakan dalam bentuk ATP. Proses ini dapat melibatkan oksigen dan produksi karbon dioksida, seperti yang terlihat pada respirasi seluleraerobik , atau mungkin tidak melibatkan oksigen, seperti dalam kasus respirasi anaerob.

Baca:  Pengertian ATP, Struktur, Fungsi, Produksi dan Siklusnya

Kata Kunci: Jenis-Jenis Pernafasan

  • Respirasi adalah proses pertukaran gas antara udara dan sel-sel organisme.
  • Tiga jenis respirasi termasuk respirasi internal, eksternal, dan seluler.
  • Respirasi eksternal adalah proses pernapasan. Ini melibatkan penghirupan dan pengeluaran gas.
  • Respirasi internal melibatkan pertukaran gas antara darah dan sel-sel tubuh. 
  • Respirasi seluler melibatkan konversi makanan menjadi energi. Respirasi aerobik membutuhkan oksigen sedangkan respirasi anaerob tidak.

Jenis-Jenis Respirasi: Eksternal dan Internal

Pengertian Respirasi
Saat menghirup, kontrak diafragma dan paru-paru membesar, mendorong dada ke atas. Saat mengeluarkan nafas, diafragma mengendur dan paru-paru berkontraksi, menggerakkan dada kembali ke bawah.

Respirasi eksternal

Salah satu metode untuk mendapatkan oksigen dari lingkungan adalah melalui pernapasan eksternal. Pada organisme hewan, proses respirasi eksternal dilakukan dengan beberapa cara berbeda. Hewan yang kekurangan organ khusus untuk respirasi mengandalkan difusi di permukaan jaringan eksternal untuk mendapatkan oksigen. Hewan lain ada yang memiliki organ khusus untuk pertukaran gas atau memiliki sistem pernapasan lengkap.

Dalam organisme, seperti nematoda (cacing gelang), gas dan nutrisi dipertukarkan dengan lingkungan eksternal dengan difusi di seluruh permukaan tubuh hewan. Serangga dan laba – laba memiliki organ pernapasan yang disebut trakeae, sementara ikan memiliki insang sebagai tempat pertukaran gas.

Manusia dan mamalia lain memiliki sistem pernapasan dengan organ pernapasan khusus (paru-paru) dan jaringan. Di dalam tubuh manusia, oksigen dibawa ke paru-paru melalui inhalasi dan karbon dioksida dikeluarkan dari paru-paru melalui ekshalasi. Respirasi eksternal pada mamalia meliputi proses mekanis yang berkaitan dengan pernapasan. Ini termasuk kontraksi dan relaksasi otot diafragma dan aksesori, serta laju pernapasan.

Baca:  Anatomi Sistem Pernapasan pada Manusia

Respirasi internal

Proses pernapasan eksternal menjelaskan bagaimana oksigen diperoleh, tetapi bagaimana oksigen masuk ke sel-sel tubuh ? Respirasi internal melibatkan pengangkutan gas antara darah dan jaringan tubuh. Oksigen di dalam paru berdifusi melintasi epitel tipis alveoli paru-paru (kantung udara) ke kapiler di sekitarnya yang mengandung sedikit oksigen. Pada saat yang sama, karbon dioksida berdifusi ke arah yang berlawanan (dari darah ke alveoli paru-paru) dan dikeluarkan. Darah kaya oksigen diangkut oleh sistem peredaran darah dari kapiler paru ke sel dan jaringan tubuh. Sementara oksigen dimasukkan ke sel, karbon dioksida diambil dan diangkut dari sel-sel jaringan ke paru-paru.

Baca:  Pengertian Sel: Ukurannya, Jenis, dan Organel

Respirasi Seluler

Respirasi Seluler
Tiga proses produksi ATP atau respirasi seluar meliputi glikolisis, siklus asam tricarboxylic, dan fosforilasi oksidatif. Kredit: Encyclopaedia Britannica / UIG / Getty Images

Oksigen yang diperoleh dari respirasi internal digunakan oleh sel-sel dalam respirasi seluler. Untuk mengakses energi yang tersimpan dalam makanan yang kita makan, molekul biologis yang menyusun makanan (karbohidrat, protein, dll.) Harus dipecah menjadi bentuk-bentuk yang dapat dimanfaatkan tubuh. Ini dicapai melalui proses pencernaan di mana makanan dipecah dan nutrisi diserap ke dalam darah.

Ketika darah diedarkan ke seluruh tubuh, nutrisi diangkut ke sel-sel tubuh. Dalam respirasi sel, glukosa yang diperoleh dari pencernaan dibagi menjadi bagian-bagian penyusunnya untuk menghasilkan energi. Melalui serangkaian tahapan, glukosa dan oksigen dikonversi menjadi karbon dioksida (CO2), air (H2O), dan molekul energi tinggi adenosin trifosfat (ATP). Karbon dioksida dan air yang terbentuk dalam proses berdifusi ke dalam cairan interstitial yang mengelilingi sel. Dari sana, CO 2 berdifusi menjadi plasma darah dan sel darah merah. ATP yang dihasilkan dalam proses menyediakan energi yang dibutuhkan untuk melakukan fungsi seluler normal, seperti sintesis makromolekul, kontraksi otot, gerakan silia dan flagela , dan pembelahan sel .

Pernapasan aerobik

Respirasi seluler aerobik
Ini adalah diagram respirasi seluler aerobik termasuk glikolisis, siklus Krebs (siklus asam sitrat), dan rantai transpor elektron. RegisFrey / Wikimedia Commons / CC BY-SA 3.0

Respirasi seluler aerobik terdiri dari tiga tahap: glikolisis, siklus asam sitrat(Krebs Cycle), dan transpor elektron dengan fosforilasi oksidatif.

  • Glikolisis terjadi dalam sitoplasma dan melibatkan oksidasi atau pemisahan glukosa menjadi piruvat. Dua molekul ATP dan dua molekul energi tinggi NADH juga diproduksi dalam glikolisis. Di hadapan oksigen, piruvat memasuki matriks bagian dalam mitokondria sel dan mengalami oksidasi lebih lanjut dalam siklus Krebs.
  • Siklus Krebs: Dua molekul tambahan ATP diproduksi dalam siklus ini bersama dengan CO2 , proton dan elektron tambahan, dan molekul energi tinggi NADH dan FADH2. Elektron yang dihasilkan dalam siklus Krebs bergerak melintasi lipatan di membran bagian dalam (krista) yang memisahkan matriks mitokondria (kompartemen dalam) dari ruang intermembran (kompartemen luar). Ini menciptakan gradien listrik, yang membantu rantai transpor elektron memompa proton hidrogen keluar dari matriks dan masuk ke ruang antarmembran.
  • Rantai transpor elektron adalah serangkaian kompleks protein pembawa elektron dalam membran dalam mitokondria. NADH dan FADH 2 yang dihasilkan dalam siklus Krebs mentransfer energi mereka dalam rantai transpor elektron untuk mengangkut proton dan elektron ke ruang antar membran. Konsentrasi tinggi proton hidrogen dalam ruang antarmembran digunakan oleh protein ATP sintase komplek suntuk mengangkut proton kembali ke dalam matriks. Ini memberikan energi untuk fosforilasi ADP ke ATP. Transpor elektron dan akun fosforilasi oksidatif untuk pembentukan 34 molekul ATP.

Secara total, 38 molekul ATP diproduksi oleh prokariota dalam oksidasi molekul glukosa tunggal. Jumlah ini dikurangi menjadi 36 molekul ATP dalam eukariota, karena dua ATP dikonsumsi dalam transfer NADH ke mitokondria

Fermentasi

Fermentasi
Proses Fermentasi Alkohol dan Laktat. 

Respirasi aerobik hanya terjadi jika ada oksigen. Ketika pasokan oksigen rendah, hanya sejumlah kecil ATP dapat dihasilkan dalam sitoplasma sel dengan glikolisis. Meskipun piruvat tidak dapat memasuki siklus Krebs atau rantai transpor elektron tanpa oksigen, piruvat masih dapat digunakan untuk menghasilkan ATP tambahan dengan fermentasi.

Fermentasi adalah proses kimiawi untuk memecah karbohidrat menjadi senyawa yang lebih kecil untuk produksi ATP. Dibandingkan dengan respirasi aerobik, hanya sejumlah kecil ATP yang diproduksi dalam fermentasi. Ini karena glukosa hanya dipecah sebagian. Beberapa organisme adalah anaerob fakultatif dan dapat memanfaatkan fermentasi (ketika oksigen rendah atau tidak tersedia) dan respirasi aerobik (ketika oksigen tersedia). Dua jenis fermentasi yang umum adalah fermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol (etanol). Glikolisis adalah tahap pertama dalam setiap proses.

Fermentasi Asam Laktat

Dalam fermentasi asam laktat, NADH, piruvat, dan ATP diproduksi oleh glikolisis. NADH kemudian dikonversi ke bentuk energi rendah NAD+, sedangkan piruvat dikonversi menjadi laktat. NAD + didaur ulang kembali menjadi glikolisis untuk menghasilkan lebih banyak piruvat dan ATP. Fermentasi asam laktat biasanya dilakukan oleh otot sel-sel ketika kadar oksigen habis.

Laktat dikonversi menjadi asam laktat yang dapat terakumulasi pada tingkat tinggi dalam sel otot. Asam laktat meningkatkan keasaman otot dan menyebabkan sensasi terbakar yang terjadi selama aktivitas ekstrem tubuh. Setelah kadar oksigen normal dipulihkan, piruvat dapat memasuki respirasi aerobik dan lebih banyak energi dapat dihasilkan untuk membantu pemulihan. Peningkatan aliran darah membantu mengantarkan oksigen ke dan mengeluarkan asam laktat dari sel-sel otot.

Fermentasi Beralkohol

Dalam fermentasi alkohol, piruvat dikonversi menjadi etanol dan CO2 . NAD+ juga dihasilkan dalam konversi dan didaur ulang kembali menjadi glikolisis untuk menghasilkan lebih banyak molekul ATP. Fermentasi alkohol biasanya dilakukan oleh tanaman, ragi, dan beberapa spesies bakteri. Proses ini digunakan dalam produksi minuman beralkohol, bahan bakar, tape dan makanan yang dipanggang.

Pernafasan anaerob

Bakteri Bifidobacterium
Bifidobacteria adalah bakteri anaerob Gram-positif yang hidup di saluran pencernaan. 

Bagaimana bakteri dan arkeans bertahan hidup di lingkungan tanpa oksigen? Jawabannya adalah dengan respirasi anaerob. Jenis respirasi ini terjadi tanpa oksigen dan melibatkan konsumsi molekul lain (nitrat, belerang, besi, karbon dioksida, dll.)

Tidak seperti dalam fermentasi, respirasi anaerob melibatkan pembentukan gradien elektrokimia oleh sistem transpor elektron yang menghasilkan produksi sejumlah molekul ATP. Tidak seperti pada respirasi aerobik, penerima elektron akhir adalah molekul selain oksigen. Banyak organisme anaerob adalah anaerob obligat; mereka tidak melakukan fosforilasi oksidatif dan mati di hadapan oksigen. Lainnya adalah anaerob fakultatif dan juga dapat melakukan pernapasan aerobik ketika oksigen tersedia.

Sumber

  • “How the Lungs Work.” National Heart Lung and Blood Institute, U.S. Department of Health and Human Services, www.nhlbi.nih.gov/health-topics/how-lungs-work. 
  • Lodish, Harvey. “Electron Transport and Oxidative Phosphorylation.” Current Neurology and Neuroscience Reports, U.S. National Library of Medicine, 1 Jan. 1970, www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21528/. 
  • Oren, Aharon. “Anaerobic Respiration.” The Canadian Journal of Chemical Engineering, Wiley-Blackwell, 15 Sept. 2009, onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/9780470015902.a0001414.pub2/full
About Azhar Al Munawwarah S.Pd M.Pd 439 Articles
Seorang Guru dan Dosen. Aktif melakukan riset di bidang pendidikan dan fisika. Lulusan sarjana pendidikan Universitas Negeri Makassar dan magister Pascasarjana Universitas Negeri Makassar. Artikel dalam website ini valid dan dapat dipercaya kebenarannya.

Be the first to comment

Leave a Reply

Your email address will not be published.


*